锡和锡合金在原子能工业、航I工业、现代国阌Ӏ电子及汽R行业{领域有着q泛应用Q我国是锡矿资源生大国Q随着锡资源超负荷使用Q导致锡的基储量逐年下降Q安全高效回收埋深大、品位低的锡矿资源已成为当务之?sup>[1-2]。近q来开采急倾斜薄矿体多数盲目采取浅孔留矿法Q对于地表需要严g护或矿体上部板不允许崩落的“三下开采”一般采用浅孔留矿嗣后充填采矿法Q没有采取严D证和Ҏ分析选择采矿Ҏ?/p>
该锡矿位于湖南省郴州市,矿区地势中部高南北低Q山脉M呈北西走向,矿床处于山区Q前期民采活动地质灾宛_有发生,局部地区岩矌然剥蚀Q地表允许崩落。该锡矿Z英岩脉型矿床Q矿床已知矿?0条,可采矿体9条,Q其中规模较大、控制程度较高的?0?1?2?7L体,各矿体呈脉状Q近于^行,怺间距10?40mQ走向北东东Q們北西Q倾角很陡Qؓ60-88。原矿体赋存标高710-364mQ倾斜延深49-323mQ属于急倾斜薄矿体?
本研I过该锡矉K矿方法选择的对比分析,q对所选定的采矿方法工行简介,探讨急倾斜薄矿体采矿方法的选择?/p>
1 矿床开采技术条?/p>
矿区位于南岭构造剥蚀区北~,三条q南北向pq延展Q夹两条较开阔纵向沟谗矿脉体均赋存于中侏|世汤市单元花岗岩中Q围岩岩性单一Q岩体呈整体Ӟ区内花岗岩的RQDgؓ90%以上Q属整体块状l构cd?/p>
矿区内无区域性断裂,ơ破碎带绝大多数即为矿体,破碎带由云英岩、碎裂硅化蚀变花岗岩及少量石p{组成,带内节理、裂隙发Ԍ具导水性,岩石力学性质差;整体强度低,坍塌、滑UR压~变形均可生;矿床围岩E_性良好,据探矿道揭C,围岩基本不需支护。依据工E地质资料,矿石一般稳固,仅在破碎带发育地D늨固性差Q普氏系C般ؓ8?2Q岩x氏系C般ؓ8?0,开采技术条件属中等偏简单类型?/p>
2 采矿Ҏ的选择
2.1 采矿Ҏ选择的原?/p>
Ҏ矿山的开采技术条件及水文地质条gQ结合前期探矿工E和民采实际情况Q所选采矿方法需要解决问题有Q①采准切割工作量小Q基建时间尽可能短,投达?②因锡矿石hD高,所选择的采矿方法应使损q和化率可能降低,矿石回收率高;③矿石与围岩E_性良好,矿体中裂隙较为发Ԍ矿床水文地质条g中等cdQ在满矿石产量的前提下选择采矿Ҏ时应能保护矿体上部破风化带Q不能破坏顶板稳固性以及防止破风化带裂隙水渗水补l?④采场开采强度大Q劳动生产率?⑤优先开?70?30m标高矿体Q兼?70m以下?30m以上矿体;⑥安全生产效率高Q回采工艺尽可能单,所需投资较少?/p>
2.2 采矿Ҏ的初?/p>
矿体向较ѝ倾角大多?5?5、厚?.8?m的急倾斜薄矿体群Q从矿区矿体赋存形态和矿岩E_性来看,仅仅Z采矿则空场法、崩落法、充填法均可采用。若采用充填法等cM采矿ҎQ采矿生产效率受制约Q采矿成本高Q企业经效益差。采用架设h工假的分层崩落法可大大降低矿石损失率和贫化率,使得矿石损失率控制在2%?%Q化率控制?%?%Q这对于回收价D高锡矿石l济意义重大。架设h工假剙要消耗大量钢材,可达0.05?.11m3/tQ当人工假顶不能随回采工作下UL需要h工强制放Ӟ易造成岩石覆盖层增加矿矌化率Q分层崩落法矿块生能力较小Q一般ؓ1500?000t/月,回采工作面通风条g较差。采用崩落法回采Q矿体上部第四系黏土层将被破坏,黏土和地下水的合物涌入坑内Q还加大矿石的贫化损失指标Q直接威胁到矿山生安全Q因此不宜采取充填法和崩落法采矿。根据矿q开采技术条Ӟ水文工程地质条gQ前期探矿工E现Ӟ矿山生和发展需要及其特D要求,依据国内外类似锡矿床开采条件的l验Q适宜采用孔留矿法和分段矿房法?/p>
2.3 采矿Ҏ比较
孔留矿法将矿体划分为矿房和矿柱Q预留顶柱和间柱Q底部结构可以采用不留底q切割ҎQ也可以采用有底柱拉底和辟漏同时q行的切割方法,分两步骤q箋回采[3]。首先掘q阶D运输道、先q天井和拉底巷道Q诏IK,然后以拉底道ؓ自由面,形成拉底I间和辟漏,形成自由面ؓ爆破创造有利条件。在拉底I间凿岩、爆破、通风以后Q依靠自重放出约三分之一左右矿石Q其余矿石留在矿房中作ؓl箋上采的工作台Q在工hq入工作台凿岩之前,q行撬顶q_工作。依ơ进行凿岩、爆破、通风、局部放ѝ撬^场,直至最l大量放矿,再进行矿q回采。留间柱、顶底柱的留矿法见图1?/p>
? 孔留矿法示意图
1—回风道;2—顶柱;3—天井;4—联l道Q?/p>
5—间柱;6—暂留矿矻I7—底柱;8—漏斗;
9—阶D运输道;10—未采矿矻I11—回采空?/p>
分段矿房法是按矿块的垂直方向划分若干分段Q在每个分段水^上布|矿房和斜顶柱,分两步骤q箋回采。在矿体下盘掘进阶段q输巷道Q从阶段q输巷道掘进斜坡道联通下盘各个分D运输^P岩矿体走向每?00m掘进一条放矿溜井通往各分D运输^巗沿分段q输q_每隔10?2m掘进装运q_Q通到矿体下盘的堑沟^P靠近上盘接触面位|掘q凿岩^巗然后在矿房一侧掘q切割横巯通凿岩^巷与矿柱回采q_Q从堑沟q_到分D늟房最高处掘切割天井,爆破后Ş成切割槽[4]。从切割槽向矿房另一回采Q矿房回采结束后立即回采间柱和斜柱。分D늟房法见图2?/p>
? 分段矿房法示意图
1—分D运输^P2—装q^P3—堑沟^P
4—凿岩^P5—矿柱回采^P6—间柱凿岩硐室;
7—切割天井;8—斜柱Q?—崩落矿?/p>
分段矿房法采切工E量大,矿石的损p化较?矿石l合回收?0%以上Q优Ҏ生效率高,单个矿房日生产能?00tQ留矿法采切工程量相对较,矿石的损p化较,矿石l合回收?5%Q缺Ҏ生效率不高Q单个矿块日生能力300tQ可满本矿q产能力要求。从提高回采率和降低贫化率以及尽量减采切工E量的角度考虑Q浅孔留矿法明显优于分段矿房法,因此本设计选用孔留矿法?/p>
2.4 采矿Ҏ底部l构优化
为充分利用锡矿资源,提高矿石回采率,设计考虑采用不留底柱的浅孔留矿法Q按其不同的底部l构不同形式又分为^底结构装载机出矿和h工假木漏斗l构及钢{砼假顶l构{不同Ş式的孔留矿法。其相同优点是不留底柱,提高了矿石的回采率,不同Ҏq_l构装蝲机出矿出矿效率比人工假顶木漏斗结构和钢筋砼假结构的出矿效率?0%左右Q且作业安全Q工人劳动强度低Q生产管理简单,但需配备装岩机,增加了设备购|费用。h工假木漏斗l构和钢{砼假顶l构的浅孔留矿法Q虽然出矿设备简单,但需人工制作假顶Q施工工艺复杂,工h力_强度大,且木材或钢筋砼用量大Q耗材高,增加了采矿成本和巷道l护费用Q而且基徏投资偏大Q经营费用高Q综合考虑q没有突Z?sup>[5-7]。根据减工人劳动强度、提高工作效率之要求Q本矿山选用q_l构装蝲机出矿的孔留矿法?/p>
矿脉厚度?.0m以上的矿矻IU占资源量的三分之二Q采用^底浅孔留矿法开采;矿脉厚度?.8?.0m的矿矻IU占资源量的三分之一Q采用^底浅孔留矿法开采,采幅宽度必需控制?.0?.1mQ对于矿体厚度小?.8mQ而品位较富的矿石Q也采用q_孔留矿法开采?/p>
3 锡矿回采工艺?/p>
3.1 采场布置
矿体倾角?5?5之间Q^均倾角大于70Q矿体厚度在0.8?m之间Q可采厚度大?.8m以上Q据此选择采场沿走向布|?/p>
3.2 矿块构成要素
依据实际中段矿体长度Q矿块长度一般控制在40?0m之间Q标准矿块长度ؓ56mQ其中矿戉K?0mQ矿块高度ؓ中段高度Q根据设计规范,孔留矿法的中段高度?0?0mQ结合本矿山矿脉形态变化大的特点,q参照类似矿q验取中段高度40mQ顶柱高3?.0mQ间柱宽6m?/p>
3.3 采准切割工作
采准工作主要包括掘进装矿横、采准天井、联l道、漏斗颈{。采准天井,断面为矩形断面,规格1.6×1.8m2Q采l道每隔2?m掘进一个。在靠近矿体下盘每隔7m布置装矿横与中D运输^L通,断面Z心拱形断面,规格2.3×2.8m2。由于采用浅孔落矿,不设二次破碎水^Q少量大块直接在采场工作面进行二ơ破。采场采用^底结构出矿,切割工作主要是沿脉内掘进拉底巷道Q断面ؓ1.5×2.0㎡?/p>
3.4 回采矿房工作l织
回采工作主要包括Q凿岩、爆破、通风、局部放ѝ撬^场、二ơ破等。矿房回采中分两梯段q行Q但每个矿块中同时作业的梯段Z个,以每个采?个昼夜进行一个作业@环计,每个采场的日常出矿能力约?5t?/p>
3.5 矿柱回采及采I区处理
Ҏ本矿q体ؓ急倾斜薄矿脉群{赋存特征和围岩较稳Z及地表允许塌L特点Q一般情况下Q每个采场回采结束后光柱随矿房回收Q留间断矿柱Q回攉U四分之一Q间׃回收Q对通往采空区的巷道q行闭处理卛_Q封闭材料采用浆砌块矻I闭长度0.8?m。在深部开采时Qؓ防止因采I区q多引发大规模的I区崩塌事故Q可采用LQ在上盘围岩打垂直扇形炮孔集中爆_以崩落上盘围岩来充填采空区的方式对上部的采空行处理?/p>
4 l?nbsp; ?/p>
Q?Q该锡矿采取选用q_l构装蝲机出矿的孔留矿法回采。厚?.0m以上的矿矻I采用q_孔留矿法开采。矿?.8?.0m的矿矻I若采用^底浅孔留矿法开采,采幅宽度控制?.0?.1m?/p>
Q?Q改q了孔留矿法的底部l构Q不留设底柱Q可提高矿石回采?%Q得矿石综合回收率大于88%?/p>
Q?Q采用^底浅孔留矿法Q单个矿块的矿房回采矉K?741吨,总采出矿量ؓ8573吨,副矿石占采出矿量比?.15Q千吨采切比29.14Q能实急倾斜薄矿体安全、高效生产?/p>
作者:陈纲 李宁 李晓?孙国权(五矿二十三冶集团桂阳锡业有限公司{)本文发表于《现代矿业?018q第8?/p>
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